Лабораторная работа 9

ОПРЕДЕЛЕНИЕ И КОМПЕНСАЦИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ (COSφ)

Цель работы: Изучение методов определения и компенсации cosφ.

Основные сведения. Величина cosφ называется коэффициентом мощности, определяет долю активной мощности Р в полной (кажущейся) мощности S: , где

Q_L- реактивная индуктивная мощность;

Q_С- реактивная ёмкостная мощность.

Основными потребителями индуктивной мощности являются асинхронные двигатели и трансформаторы.

Низкий cosφ потребителей вызывает ряд нежелательных последствий:

1. Увеличиваются тепловые потери мощности в проводах и кабелях электрических сетей, в обмотках генераторов и трансформаторов. Объясняется это тем, что при изменении напряжения U и мощности Р сила тока в сети обратно пропорциональна cosφ: , а тепловые потери мощности: .

2. Увеличивается расход цветных металлов, т.к. с увеличением тока необходимо увеличить сечение проводов.

3. Увеличивается число (или мощность) генераторов или трансформаторов.

4. Ухудшаются условия работы двигателей и других потребителей, т.к. с уменьшением cosφ увеличивается сила тока, следовательно, увеличивается потеря напряжения в подводящих проводах и уменьшается напряжение на зажимах потребителя. Cosφ у потребителя может быть повышен уменьшением потребляемой из сети реактивной мощности Q или компенсацией её.

Сущность компенсации cosφ заключается в том, что Q, необходимая для питания магнитного

поля потребителя, вырабатывается вблизи потребителя. С этой целью целесообразно

комплектовать потребителя батареями конденсаторов. Реактивная мощность их

используется для питания магнитных полей двигателей и трансформаторов.

Недостаток компенсации cosφ конденсаторами обусловлен их низкой надежностью и высокой

стоимостью.

В данном случае коэффициент мощности cosφ определяется по формуле: .

При полной компенсации cosφ =1, емкость, необходимая для полной компенсации,

определяется по формуле: , МкФ.

Порядок выполнения работы:

1. Изучить собранную на стенде схему (см. рисунок), выяснить назначение входящих в нее элементов и приборов.

Определить цену одного деления каждого прибора. Выписать характеристики двигателя (даны на его корпусе).

2. Включить цепь входным переключателем S и произвести измерения в пяти опытах.

2.1. Первый опыт. Конденсатор С и реостат R выключить (выключатели S₁ и S₂ в положение

«Вык»), а двигатель Д включить (выключатель S₃ в положение «Вкл»). Записать показания приборов в таблицу.

№№ опытов	Измеренные величины				Вычисленные величины
	Включены	U	I	P	cosφ		C
		В	А	Вт	Измер.	Расч.	МкФ
1	Д
2	R
3	Д и С
4	R
5	С

2.2. Второй опыт. Конденсатор С и двигатель Д выключить. Реостат R включить. Движком

реостата R установить силу тока в цепи (прибор А) такую, какая была в первом опыте. Записать показания приборов в таблицу.

2.3. Третий опыт. Двигатель Д и конденсатор С включить, а реостат R выключить. Записать

показания приборов в таблицу.

2.4. Четвертый опыт. Конденсатор С и двигатель Д выключить, а реостат R - включить.

1. Движком реостата R установить силу тока в цепи (прибор А) такую, какая была в третьем опыте. Записать показания приборов в таблицу.

2.5. Пятый опыт. Двигатель Д и реостат R – выключить, а конденсатор С включить. Записать показания приборов в таблицу.

3. Для опытов 1-5 вычислить значение cosφ.

4. Для опыта 1 рассчитать емкость конденсатора С, необходимую для полной компенсации cosφ.

5. Для опытов 1, 3, 5 постройте векторные диаграммы напряжений и токов.

Контрольные вопросы.

1. Каков физический смысл параметров цепи r, L, C?

2. Каковы последствия низкого cosφ?

3. В чем преимущество измерения cosφ фазометром?

4. Назовите способы повышения cosφ без применения компенсационных устройств. В чем сущность этих способов?

Какими способами компенсируется cosφ? В чем сущность компенсации cosφ?

Литература.

1. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Общая электротехника»

ВолгИСИ, 1975, с.64-73.

2. Электротехника / Под ред. В. Г. Герасимова - М.: Высшая школа, 1985, с.86-89,118-120.

3. Иванов И.И., Равдоник В.С., Электротехника - М.: Высшая школа, 1984, с.75-77.

4. Касаткин А.С., Немцов М.В., Электротехника - М.: Высшая школа, 1984, с. 92-94.

5. Мучник А.Н., Парфенов К.А., Общая электротехника - М.: Высшая школа, 1967, с.130-131.